Comunicações Ópticas Comunicações Ópticas == ==

== Presente e Futuro == Presente e Futuro Tecnologia, Sistemas & Tecnologia, Sistemas & RedesRedes

Comunicações Ópticas Comunicações Ópticas == ==

== Presente e Futuro == Presente e Futuro Tecnologia, Sistemas & Tecnologia, Sistemas & RedesRedes

mês/2003

Felipe Rudge BarbosaFundação CPqD

Campinas SP BRASIL

2

Optical Communications – Introdução Geral

Introdução Geral tecnologias ópticas & evolução histórica;

- conceitos & aplicações ;- aspectos econômicos

Bases Tecnológicas componentes ativos e passivos; amplificadores e roteadores

Redes Óticas de Transporte e Acesso redes WDM (tronco e metro) redes óticas acesso redes fotônicas

3

Laser Semicondutor Led

Amplificador Ótico

Sistemas e WDM

Fotodetor PIN Fotodetetor APD

Fibra Monomodo Fibra Multimodo

SistemaReceptor

Detetor

Fibra

SistemaTransmissor

Laser Amplif. ótico

Introdução Geral -- conceitos básicos

ida

volta

4

1960 - Invenção Laser 1962 - Laser Semicondutor (77 K) 1970 - Laser Semicondutor Tamb (300 K) 1970 - Fibra Óptica (20 dB/km)

1973-75 - Laser, Fibras Óticas, Sistemas (no Brasil) 1980-82 - Laser 1300/1550 e Fibra Monomodo 1990-92 - Amplificador Ótico 1992-94 - Sistemas WDM Longa Distancia 1998- Sistemas WDM Metropolitanos 2000-2004 - Redes Óticas WDM e Redes Fotônicas

Histórico Histórico Tecnologias ÓpticasTecnologias Ópticas

Introdução Geral

5

Optical Communications – Introdução Geral

• Curtos comprimentos de onda

• Fibra multimodo

• Longos comprimentos de onda

• Fibra monomodo

• Optoeletrônica de alta velocidade

• Amplificação óptica

• Redes WDM• Redes Ópticas de Acesso

• Processamento ópticode sinais

• Redes Fotônicas

Anos 70

Anos 90

2000-04Redução de Custos de Transmissão e Aumento Capacidade

Alcance e Flexibilização Alcance e Flexibilização das Redes de Telecomunicaçãodas Redes de Telecomunicação

Redes Ópticas Faixa-LargaTransparentes aosServiços

EvoluçãoEvoluçãoSistemas Ópticos Sistemas Ópticos

Anos 80

6

Optical Communications – Histórico

cada fibramuitos lambdas

(todos amplificados)

muitas fibrasmetal

metal

Rede AcessoMultiserviço

muitas fibras

telefonia

telefonia

Rede AcessoMultiserviço

regeneradores

1R = potencia 2R = + atraso3R = + forma

Evolução Sistemas Ópticos Evolução Sistemas Ópticos

Anos 80

Anos 90

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Evolução Capacidade

SDH SONET Taxa Canais Voz (*)

Sigla Sigla (Mb/s)

“STM 0” OC-1 51,84 1440

STM-1 OC-3 155,52 1890

-- OC-9 466,56

STM-4 OC-12 622,08 7560

STM-16 OC-48 2488,32 (2,5 Gb/s)

30240

STM-64 OC-192 9953,28 (10 Gb/s)

120960

(*) equivalencia ilustrativa apenas.

PDH Taxa Canais de Voz (*)

Sigla (Mb/s)

E-0 0,064 1

E-1 2,048 30

E-2 8,448 120

E-3 34,368 480

E-4 139,264 1920

(*) equivalencia exata.

Ethernet Taxa

Sigla (Mb/s)

10 base T 10

Fast Eth 100

GbE 1000

10 GE 10 Gb/s

Sistemas Ópticos

8

Natureza & ExtensãoNatureza & Extensão

Redes Ópticas

9

Optical Communications – Redes

Redes Ópticas WDMRedes Ópticas WDM

Fibras Ópticas(everywhere)

Central B(comutação e roteamento)Rede Acesso A

Rede Acesso B Rede Acesso C

Rede Tronco(Anéis SDH)

Central A(comutação e roteamento)

Central NRede Acesso N

10

WDMWDM --routing routing

OxCOxC

OxCOxC

OxCOxC

packet packet switchingswitching

packet packet switchingswitching

packet packet switchingswitching

packet packet switchingswitching

g

k

j

OxCOxC

Interconnections of Interconnections of futurefuture Optical Networks… Optical Networks…

BackboneBackbone

Metro-Access

Metro-AccessMetro-Access

Metro-Access

Optical Communications – Redes

11

SDH

Serviçs: voz, [dados, Internet, imagem], vídeo

WDM Optical WDM Optical NetworkNetwork

HFCPDH

ATM

IP

Ethernet

The present

Transport Evolution PanoramaTransport Evolution Panorama

Services: voice, [data, Internet], digi-video

TransportProtocol

Optical PacketsOptical Packets

The smart future...

WDM Optical WDM Optical NetworkNetwork

Redes Ópticas -- Evolução

12

Camadas & Chamadas...Camadas & Chamadas...

ServiçosServiçosServiçosServiços

Transporte e AcessoTransporte e AcessoTransporte e AcessoTransporte e Acesso

Planta FísicaPlanta Física Planta FísicaPlanta Física

Possib

ilida

des

Possib

ilida

des

Deman

das

Deman

das

Rede ÓpticaRede Óptica

Redes Ópticas -- Conceitos

13

0.10.1

0.20.2

0.30.3

0.40.4

0.50.5

0.60.6

Ate

nu

ação

(d

B/k

m)

AFDE

120 nm 15 THz

Espaçamento dos canais ópticos

50-100-200 GHz

30 + 40 nm

Transmissão em Optical FibersTransmissão em Optical Fibers

Rayleigh

IR

OH - 80 nm 13 THz

1600 1700140013001200 15001100

Comprimento de Onda (nm)

Transmission media --

14

100

10

1

0.1 1 10 100 1 10 MHz GHz

Absorptionand

Attenuation Bandwidth

(dB/km)

Twisted pair

Transmission Frequency

(Hz)

Coax

MM Fiber

SM Fiber

Transmission media -- evolução

=> diferentes meios podem coexistir

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- - Sistemas Ópticos

Multichannel(WDM)

Singlechannel(EDM)

OPTICALFIBER

SYSTEMS

Terabit Capacity

Gigabit Capacity

Evolução Capacidade Evolução Capacidade

primeiras linhas telefone

multiplex 12 linhas telefone em par cobre

primeiros sistemas coaxiais

“killer technology”

sistemas avançados coaxiais e satelite

=> Optical Communication systems represent a revolution in telecomm, not just an evolution.

16

Previsões de 1998Realizado 2000: U$ ~ 9 bilhões

Fonte: KMI, 2001; 2003Pioneer 2002

U$ 3,5 bi

U$ 9 bi

Optical Systems Expenditures Optical Systems Expenditures (& revenues)(& revenues)

Previsões de 2000 Realizações 2002-3 e Novas Previsões

Prejuízo acumulado> U$ 15 bi !!

Optical Communications – Economics

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Optical Communications – Introdução Geral

Hoje os Sistemas Óticos estão estabelecidos como:

A única opção para altíssima capacidade (Terabits) nas redes longa distancia e metropolitanas tronco;

nas Redes de Acesso ainda há muito debate... Altíssima confiabilidade e permanência Banda passante maior que qualquer outro meio;

menor custo por bit // por assinante.

Permitiram o desenvolvimento mundial da Internet, e viabilizaram telecomunicações como uma das maiores atividades econômicas do planeta (junto com TI ).

lembrando sempre que, Combinação/composição com outras tecnologias é

sempre necessária !

Síntese inicial Síntese inicial

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Optical Communications –

Introdução Geral evolução histórica; tecnologias aspectos mundiais

Bases Tecnológicas >>> componentes ativos e passivos; amplificadores e roteadores

Redes Óticas de Transporte e Acesso redes WDM (tronco e metro) redes óticas acesso